四、中溫封孔技術的開發應用
中溫封孔是指封孔溫度低于沸水封孔,而高于冷封孔的一組技術,實際上包括開發中的溫度處于40℃~80℃的許多工藝。由于我國常用的冷封孔技術是含氟離子的,基于環保的考慮,國內正致力于中溫封孔技術的研究開發,其中無鎳無氟的中溫封孔技術應該是開發的重點。在中溫封孔工藝中,建議增
加熱水陳化的工序,以縮短陽極氧化膜在自然環境中的陳化時間。
五、陽極氧化技術在鋁板、鋁塑板和蜂窩板中的開發應用
近年來,在鋁板、鋁塑板和蜂窩板的表面處理技術中,有向陽極氧化處理技術發展的趨勢。對于鋁板、鋁塑板和蜂窩板的陽極氧化處理,應注意陽極氧化膜厚度的均勻性、顏色的均勻性和重現性。而要確保陽極氧化膜厚度的均勻性、顏色的均勻性和重現性,則必須嚴格控制鋁合金的化學成分和陽極氧化的生產工藝。
1、嚴格控制
熔鑄生產工藝。
鑄錠的化學成分控制范圍必須盡可能的小,而且化學成分必須均勻。另外,
熔煉工藝、
鑄造工藝和均質化處理工藝必須嚴格執行。
2、選用合適的工裝
夾具。裝掛夾具材料必須確保
導電性良好,一般選用銅或銅合金夾具。已使用過的專用或通用工夾具如陽極氧化處理時再次使用,必須去除其表面氧化膜層,確保良好接觸。
3、嚴格控制陽極氧化溫度。從陽極氧化成膜機理可知,陽極氧化溫度較低時,形成的氧化膜致密,孔隙率小,隨著陽極氧化溫度的升高,氧化膜逐漸變疏松,孔隙率逐漸變大,膜層的顏色隨溫度升高逐漸變深。因此,陽極氧化溫度是決定氧化膜致密程度的重要因素,也是決定氧化膜顏色均勻性的重要因素。
4、嚴格控制陽極氧化電流密度。隨著電流密度的升高,氧化膜的顏色逐漸變深,膜層的厚度先變厚而后又變薄,其原因是電流密度增加,膜孔隙加大,易于著色;電流密度減小,膜的生長速度減小,膜層致密,所以隨著電流密度的升高,氧化膜的顏色逐漸變深。在其它條件不變的情況下,提高電流密度,氧化膜成長速度加快,可縮短氧化時間,膜層化學溶解量減少,膜較硬,耐磨性好。但電流密度不能升得太高,否則會因焦耳熱的影響,膜孔內熱效應加大,局部溫升顯著,氧化膜溶解速度加快,成膜速度反而下降。也就是說電流密度升高,在一定范圍內可提高成膜生成速度,但達到一定值后,成膜速度反而下降。電流密度的大小直接影響氧化膜顏色的均勻性。
六、陽極氧化技術中試驗方法的進展
1、封孔質量試驗方法的研究
對于陽極氧化膜封孔質量試驗方法的研究,目前公認硝酸預浸磷-鉻酸試驗方法與實際使用的相關性好,被推薦為評價陽極氧化膜封孔質量的仲裁方法。然而Cr6+是致癌物質,對環境有很大的影響,因此,近年來國內外專家都在致力于陽極氧化膜封孔質量試驗方法的研究,ISO組織也組織了各國專家進行了大量的試驗研究,希望找到代替硝酸預浸磷-鉻酸試驗方法成為評價陽極氧化膜封孔質量的仲裁方法。目前ISO組織進行的試驗研究主要有以下幾種:
(1)酸化亞硫酸鈉試驗
該試驗方法在ISO 2932中有描述,但在1981年就被磷-鉻酸試驗方法所代替。該試驗溶液是將亞硫酸鈉、乙酸和硫酸混合,控制溫度90℃~92℃,pH=2.5。
試驗操作是在室溫下,將試樣稱重后置于50%(體積比)的硝酸溶液中預浸10分鐘,接著取出稱重,然后在酸化亞硫酸鈉溶液中浸泡20分鐘,再進行稱重。最后通過計算浸泡前后的質量損失來評價封孔質量的好壞。需要注意的是在試驗時,任何時候溶液溫度都不能超過92℃。
對于質量好的陽極氧化膜,其質量損失在第一次和第二次稱重中可以忽略不計(有顯著差異表明膜孔隙大)。評估總質量損失是使用第二次和第三次稱量的質量損失。通常要求質量損失應不大于20 mg/dm
2。
(2)乙酸/乙酸鈉(AASA)試驗
該試驗方法在ISO 2932標準中有規定,但在1981年就被磷-鉻酸試驗方法所代替。該試驗溶液是將100毫克/升的乙酸(冰醋酸),0.5克/升乙酸鈉加入到去
離子水中,使溶液的 pH為2.3~2.5。建議每次測試后更換新的溶液。每升溶液浸泡樣品表面積不超過3平方分米。
試驗操作是試樣稱重后,將試樣置于處于沸騰狀態下的試驗溶液中浸泡15分鐘,然后取出稱重,通過計算浸泡前后的質量損失來評價封孔質量的好壞。通常要求質量損失應不大于20 mg/dm2。不過該試驗方法僅適用于熱封孔,對于采用含鎳的冷封孔工藝該試驗方法不適用。
(3)硫酸(SA)試驗
這種試驗方法是曼哈特和科克倫提出的。該試驗溶液是將硫酸加入到去離子水中,溶液溫度48.9℃。 浸泡時間為20分鐘。該試驗方法應將裸露的
金屬表面進行保護。
(4)導納試驗
導納試驗的操作是,將導納儀的一個電極接到試樣上,與基體保持良好的電接觸,再將用
橡膠圈作成的電解池粘到試樣的測試部位;在電解池內注入35g/L的硫酸鉀或氯化鈉溶液,并將導納儀的另一個電極插入到
電解液中,當數值穩定后讀取數值。試驗所得到的導納值不能超過要求的數值,氧化膜的導納值越低則說明封孔質量越好。導納的最大允許值(合格值)在國際上引起相當多的爭議,當前依然隨各國而異,如在德國把標準定為300/t µS(t為膜厚,µm),Bradshaw等人研究了導納值與酸化亞硫酸鈉試驗和染色斑點試驗的相關性,認為導納值為500/t µS合格,這一結論已被英國BS 1615所采納,而國際上定為400/t µS為合格。但對于所有的深色氧化膜,導納值要達到400/t µS是不可能的。對于有些種類的著色氧化膜,其數據可由陽極氧化生產廠家和用戶商定;而熱水封孔槽液中加入某些
添加劑后,必然會影響封孔氧化膜的導納值,這時應采用仲裁試驗進行檢查。
(5)染色斑點試驗
染色斑點試驗的操作是,首先用醮有丙酮或乙醇的棉花球將試樣表面擦干凈,使試樣表面保持潔凈、
干燥并水平放置。接著用一滴酸溶液滴在試樣表面,在試驗溶液溫度為23℃的條件下保持1min,除去酸溶液,并將試樣表面清洗干凈與干燥好,然后將一滴染色溶液滴在已用酸處理過的試樣表面處,保持1min,洗凈染色液滴,用浸泡了懸浮溶液(由水和軟質
研磨劑配成,其中軟質研磨劑為氧化鎂等)的干凈抹布將試樣的試驗表面徹底擦干凈(時間約為20s),并仔細沖洗和干燥。通過檢查試驗表面是否有染色斑點來評價陽極氧化膜的封孔質量。在標準中將試驗后的試樣分為0~5級,0級封孔質量最好,5級封孔質量最差,大部分驗收標準規定0、1和2級為合格。
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